Klorfrigörande föreningar
 Ett märke av klorbaserat blekmedel
| |
| Kliniska data | |
|---|---|
| Andra namn | Klorfrigörande desinfektionsmedel, klorbaserade föreningar, kloravgivande blekmedel, klorbaserat blekmedel |
| Läkemedelsklass | Desinfektionsmedel |
| ATC-kod | |
Klorfrigörande föreningar , även kända som klorbasföreningar , är en jargong för att beskriva vissa klorhaltiga ämnen som används som desinfektionsmedel och blekmedel. De inkluderar följande kemikalier: natriumhypoklorit (aktivt ämne i blekmedel ), kloramin , halazon och natriumdiklorisocyanurat . De används i stor utsträckning för att desinficera vatten och medicinsk utrustning och ytor samt blekningsmaterial som tyg . Närvaron av organiskt material kan göra dem mindre effektiva som desinfektionsmedel. De kommer som en flytande lösning, eller som ett pulver som blandas med vatten före användning.
Biverkningar om kontakt uppstår kan vara hudirritation och kemiska brännskador på ögat . De kan också orsaka korrosion och kan därför behöva sköljas av. Specifika föreningar i denna familj inkluderar natriumhypoklorit , monokloramin , halazon , klordioxid och natriumdiklorisocyanurat . De är effektiva mot en mängd olika mikroorganismer inklusive bakteriesporer .
Klorfrigörande föreningar kom först i användning som blekmedel runt 1785 och som desinfektionsmedel 1915. De finns på Världshälsoorganisationens lista över nödvändiga läkemedel . De används flitigt inom både medicin- och livsmedelsindustrin.
Används
Klorbaserade föreningar hanteras vanligtvis i vattenlösningar, pulver eller tabletter, som blandas med vatten före användning. De kan behöva sköljas av efter applicering för att undvika korrosion av metaller och nedbrytning av organiska material.
Desinfektionsmedel
Klorbaserade föreningar är effektiva mot en mängd olika mikroorganismer inklusive bakteriesporer . De är listade av Världshälsoorganisationen som viktiga läkemedel i alla hälsosystem .
Närvaron av annat organiskt material på appliceringsplatsen kan göra dessa desinfektionsmedel mindre effektiva genom att förbruka en del av det frigjorda kloret.
Vitmedel
Klorbaserade blekmedel har använts sedan slutet av 1700-talet för att bleka bomulls- och linnekläder , vilket tar bort antingen den naturliga fiberfärgen eller svettfläckar eller andra organiska rester. De används fortfarande i hushållen för tvätt och för att ta bort organiska fläckar (som mögel ) på ytor.
Färger av naturliga material härrör vanligtvis från organiska pigment , såsom betakaroten . Klorbaserade föreningar fungerar genom att bryta de kemiska bindningarna som utgör pigmentets kromofor . Detta förändrar molekylen till en annan substans som antingen inte innehåller en kromofor eller innehåller en kromofor som inte absorberar synligt ljus .
Industriellt används klorbaserade blekmedel i en mängd olika processer, inklusive blekning av trämassa .
Säkerhet
Klorfrigörande produkter utgör betydande risker. Det uppskattas att det under 2002 inträffade omkring 3300 olyckor som behövde sjukhusvård orsakade av flytande blekmedel i brittiska hem, och omkring 160 på grund av blekningspulver.
Kemiska brännskador
Klorfrigörande lösningar, såsom flytande blekmedel och lösningar av blekpulver, kan bränna huden och orsaka ögonskador, särskilt när de används i koncentrerade former. Som erkänts av NFPA är det dock endast lösningar som innehåller mer än 40 viktprocent natriumhypoklorit som anses vara farliga oxidationsmedel. Lösningar mindre än 40 % klassificeras som en måttlig oxidationsrisk (NFPA 430, 2000).
Utsläpp av klorgas
Att blanda ett hypokloritblekmedel med en syra kan frigöra klorgas.
Klor är ett luftvägsirriterande ämne som angriper slemhinnor och bränner huden. Så lite som 3,53 ppm kan upptäckas som en lukt, och 1000 ppm är sannolikt dödlig efter några djupa andetag. Exponering för klor har begränsats till 0,5 ppm (8-timmars tidsvägt genomsnitt – 38-timmarsvecka) av US OSHA . På grund av transport- och hanteringssäkerhet är användningen av natriumhypoklorit att föredra framför klorgas vid vattenbehandling.
Reaktion med andra produkter
Klorfrigörande föreningar kan reagera med andra vanliga hushållskemikalier som vinäger eller ammoniak för att producera giftiga gaser.
Att blanda ett surt rengöringsmedel med ett hypokloritblekmedel kan orsaka att giftig klorgas frigörs. Hypokloritanjonen och klor är i jämvikt i vatten ; jämviktsläget är pH- beroende och lågt pH (surt) gynnar klor,
- Cl2 + H2O ⇌ 2H + + Cl − + ClO −
Ett hypokloritblekmedel kan reagera våldsamt med väteperoxid och producera syrgas:
- H 2 O 2 (aq) + NaOCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 O(l) + O 2 (g)
En studie från 2008 visade att natriumhypoklorit och organiska kemikalier (t.ex. ytaktiva ämnen, doftämnen) som finns i flera hushållsrengöringsprodukter kan reagera och generera klorerade flyktiga organiska föreningar (VOC). Dessa klorerade föreningar släpps ut under rengöringsapplikationer, av vilka några är giftiga och troliga cancerframkallande ämnen för människor. Studien visade att inomhusluftens koncentrationer ökar signifikant (8–52 gånger för kloroform respektive 1–1170 gånger för koltetraklorid, över utgångsvärdena i hushållet) under användning av produkter som innehåller blekmedel. Ökningen av koncentrationerna av klorerade flyktiga organiska föreningar var lägst för vanligt blekmedel och högst för produkterna i form av "tjock vätska och gel". De betydande ökningar som observerats i koncentrationer i inomhusluften av flera klorerade flyktiga organiska föreningar (särskilt koltetraklorid och kloroform) tyder på att användningen av blekmedel kan vara en källa som kan vara viktig när det gäller exponering vid inandning av dessa föreningar. Författarna föreslog att användning av dessa rengöringsprodukter avsevärt kan öka cancerrisken.
Hypokloriterna i flytande blekmedel och blekpulver kan reagera med ammoniak och bilda ett antal produkter, inklusive monokloramin ( NH
2 Cl ), sedan dikloramin ( NHCl
2 ) och slutligen kvävetriklorid ( NCl
3 ). Liknande reaktioner kan inträffa med aminer eller relaterade föreningar och biologiska material (som urin ). Resultatet beror på temperaturen, koncentrationen och hur de blandas. Dessa föreningar är mycket irriterande för ögon och lungor och är giftiga över vissa koncentrationer. Kronisk exponering, till exempel från luften vid simbassänger där klor används som desinfektionsmedel, kan leda till utveckling av atopisk astma . Kvävetriklorid är också ett mycket känsligt sprängämne.
Korrosion
Klorfrigörande produkter kan också orsaka korrosion av många material och oavsiktlig blekning av färgade produkter.
Neutralisering
Natriumtiosulfat är en effektiv klorneutraliserare. Sköljning med en 5 mg/L lösning, följt av tvätt med tvål och vatten, tar bort klorlukt från händerna.
Huvudföreningar
Specifika föreningar i denna familj inkluderar:
- Natriumhypoklorit , NaOCl . Denna klorfrigörande förening är den vanligaste bleknings- och desinfektionsblandningen. En utspädd (3–6 %) vattenlösning i vatten, historiskt känd som Eau de Labarraque eller "Labarraques vatten", marknadsförs allmänt som en hushållsrengöringsprodukt, under namnet " flytande blekmedel " eller helt enkelt "blekmedel". Mer koncentrerade lösningar används för att desinficera dricksvatten och som blekmedel i industriella processer. En mer utspädd lösning (upp till 0,5%) har använts sedan 1915 för att rengöra och desinficera sår, under namnet Dakins lösning .
-
Kalciumhypoklorit , Ca(OCl)
2 . Denna produkt, känd som "blekningspulver" eller "klorerad kalk", den används i många av samma applikationer som natriumhypoklorit, men är mer stabil och innehåller mer tillgängligt klor. Det marknadsförs vanligtvis som ett vitt pulver som förutom hypokloriten även innehåller kalciumhydroxid Ca(OH)
2 ("kalk") och kalciumklorid CaCl
2 . En renare, mer stabil form av kalciumhypoklorit kallas HTH eller högtesthypoklorit. Det finns även som blektabletter som innehåller kalciumhypoklorit och andra ingredienser för att förhindra att tabletterna smulas sönder. En förmodat mer stabil blandning av kalciumhypoklorit och bränd kalk ( kalciumoxid ) är känd som "tropisk blekmedel". Procenten aktivt klor i dessa material varierar från 20 % för blekningspulver till 70 % för HTH. - Kaliumhypoklorit , KOCl . Detta var det första klorbaserade blekmedlet, som blev tillgängligt omkring 1785 under namnet Eau de Javel eller "Javel water". Den används inte längre ofta, efter att ha ersatts av den billigare natriumanalogen.
-
Kloramin , NH2Cl
_ _ . Denna kemikalie hanteras vanligtvis som en utspädd vattenlösning. Det används som ett alternativ till klor och natriumhypoklorit för desinfektion av dricksvatten och simbassänger. -
Kloramin-T , eller tosylkloramidnatriumsalt, [ (H3C
) (
C6H4 )(SO2
) (NHCl)
] -
Na +
. Denna fasta förening finns tillgänglig i tablett- eller pulverform och används i medicinska anläggningar för att desinficera ytor, utrustning och instrument. -
Natriumdiklorisocyanurat [((ClN)(CO))
2 (NCO)] −
Na +
. Denna fasta förening, tillgänglig som tabletter, används ofta som desinfektionsmedel, för att sterilisera dricksvatten, simbassänger, serviser, jordbruksinstallationer och luft; och som en industriell deodorant. Det används även för blekning av textilier. -
Halazon , eller 4-((dikloramino)sulfonyl)bensoesyra, ( HOOC)(C6H4
)
( SO2
) (
NC12 ) . Denna förening användes ett tag för att desinficera dricksvatten i fältsituationer, men har i den användningen till stor del ersatts av natriumdiklorisocyanurat. -
Klordioxid , ClO2
_ . Detta är en instabil gas, som vanligtvis framställs in situ eller lagras som utspädda vattenlösningar. Trots dessa begränsningar hittar den storskaliga tillämpningar för blekning av trämassa , fetter och oljor , cellulosa , mjöl , textilier , bivax , skinn och i ett antal andra industrier. Den har även använts för klorering av kranvatten.
Handlingsmekanism
Aktiviteten och tillämpningarna av klorfrigörande föreningar är olika. Vissa har starkt oxiderande karaktär. Klor sätter sig lätt in i dubbelbindningar , inklusive de av aromatiska ringar, vilket skapar klorerade organiska föreningar . Detta förklarar dess blekningsverkan, eftersom många färgade organiska ämnen har sin färg till föreningar med sådana bindningar. [ citat behövs ]
Den omfattande reaktiviteten hos klor är också ansvarig för dess breda antimikrobiella effekt, eftersom det kan förstöra eller denaturera många proteiner och andra kemikalier som är nödvändiga för mikrobers ämnesomsättning .
Fri klor
Styrkan hos klorfrigörande lösningar, såväl som deras dosering vid användningar som vattenklorering och poolsanering, uttrycks vanligtvis som masskoncentration av "fritt klor" eller "tillgängligt klor". Det är massan av klorgas (Cl 2 ) som skulle ge samma oxidationsförmåga som produkten som finns i (eller appliceras på) en specifik massa eller volym av vätskan i fråga. Koncentrationen kan uttryckas till exempel som gram per liter (g/L), milligram per liter (mg/L) eller delar per miljon (ppm). Således betyder till exempel "15 mg/L tillgängligt klor" att mängden produkt som finns i en liter av vätskan har samma oxidationsförmåga som 15 mg klor.
Styrkan hos kommersiella klorfrisättande produkter kan istället anges som koncentrationen av den aktiva ingrediensen, som massa eller viktprocent eller gram per liter. För att bestämma halten fritt klor i produkten måste man ta hänsyn till de oxiderande reaktioner som ingrediensen kan genomgå i applikationen. Till exempel kan etiketten för en hushållsblekmedelsprodukt ange "5 viktprocent natriumhypoklorit". Det skulle innebära att 1 kilo av produkten innehåller 0,05 × 1000 g = 50 g NaClO .
En typisk oxidationsreaktion är omvandlingen av jodid I −
till elementär jod I
2 . De relevanta reaktionerna är
-
NaClO + 2 H +
+ 2 I −
→ NaCl + H
2 O + I
2 -
Cl
2 + 2 H +
+ 2 I −
→ 2 Cl −
+ H
2 O + I
2
Det vill säga, en "molekyl" av NaClO har samma oxiderande kraft som en molekyl av Cl
2 . Deras molära massor är 74,44 g respektive 70,90 g. Därför har 1 kg av lösningen 1000 × 0,05 × 70,90/74,44 = 47,62 g "fritt klor".
För att konvertera mellan massförhållanden och massa per volym måste man ta hänsyn till densiteten på den aktuella vätskan. För klorerat vatten kan man anta att densiteten är densamma som för rent vatten, ca 1000 g/L (närmare bestämt ca 997 g/L vid 25 °C). För mer koncentrerade lösningar som flytande blekmedel beror densiteten på ingredienserna och deras koncentrationer, och erhålls vanligtvis från tabeller. När man späder en produkt måste man vara medveten om att volymen av den utspädda lösningen kanske inte är summan av volymerna produkt och vatten. Till exempel kommer en ml 5,25 viktprocent NaClO-blekmedel tillsatt till tio liter vatten att ge en NaClO-koncentration på cirka 5,76 mg/L och 5,48 mg/L fritt klor.
Historia
Den svenska kemisten Scheele upptäckte klor 1774, och 1785 insåg den franske forskaren Claude Louis Berthollet att det kunde användas för att bleka tyger. Berthollet upptäckte också kaliumhypoklorit , som blev den första kommersiella blekningsprodukten, namngiven Eau de Javel ("Javel water") efter stadsdelen i Paris där den producerades.
Den skotske kemisten och industrimannen Charles Tennant föreslog 1798 en lösning av kalciumhypoklorit som ett alternativ för Javel-vatten och patenterade blekningspulver (en fast produkt som innehåller kalciumhypoklorit ) 1799.
Omkring 1820 upptäckte den franska kemisten Labarraque hypokloriternas desinficerande förmåga och populariserade användningen av den billigare natriumhypokloritlösningen (känd som Eau de Labarraque , "Labarraques vatten") över hela världen för detta ändamål. Hans arbete förbättrade avsevärt medicinsk praxis, folkhälsa, de sanitära förhållandena på sjukhus, slakterier och alla industrier som sysslar med animaliska produkter – årtionden innan Pasteur och andra etablerade bakterieteorin om sjukdomar . I synnerhet ledde det till den nästan universella praxisen med klorering av kranvatten för att förhindra spridning av sjukdomar som tyfoidfeber och kolera .
År 1915 gjorde den brittiske kemisten Henry Dakin , som arbetade på ett fältsjukhus i Frankrike under första världskriget, en omfattande studie av föreningar som kunde användas för att desinficera sår och förhindra sepsis . Han fann att kloramin var optimalt, men nöjde sig med en utspädd natriumhypokloritlösning – som fortfarande används idag med namnet "Dakins lösning" – av kostnads- och tillgänglighetsskäl.
